[铜粉制作工艺]水雾化法铜粉介绍一

铜粉是粉末冶金制品生产使用的重要原料。国际工业性铜粉的生产开始于2o世纪2o年代，当时使用的生产方法为还原铜氧化法和电解法。5o年代以后，国际上出现了新的铜粉生产方法— — 置换沉淀法和水冶法，后来，又出现了雾化法 。

我国于1958年开始了铜粉的试制工作。当时进行的是电解铜粉的生产试验。60年代中期，电解铜粉试制获得成功并投人小批量生产。70年代中期，我国建立了第一条电解铜粉的生产线。80年代至90年代，随着我国国民经济的迅速发展，铜粉用量大幅度增加。为了满足市场需求，国内一些大型企业通过挖潜革新和进行技术改造，使铜粉产量翻了几番。在此期间，相继建立和发展了十多个铜粉生产企业，全国铜粉的生产能力达到4000t左右，年产量平均约1400t 。
    铜粉的生产方法主要有电解法，水雾化法和氧化还原法3种。电解法生产历史悠久，工艺成熟。用电解法生产的铜粉，具有树枝状的微观形状，还有比表面发达、纯度高、成形性能好等特点，因而广泛应用于粉末冶金制品、电碳制品、铜基摩擦材料、金刚石制品和电工合金等生产领域，目前在我国仍有广阔的市场。然而，用电解法生产铜粉有着严重污染环境和能耗高的缺点。

    在铜粉生产方面，能够替代电解法的，当首推雾化制粉法。水雾化制粉，加上氧化还原等后续处理工艺,成功研制开发了符合环保需要的低松装密度雾化铜粉。

雾化铜粉的工艺流程如下所示。
电解铜块—熔炼—雾化—氧化---还原---破碎---抗氧化处理----筛分---合批—成品
1 .雾化
工业化的雾化铜粉生产分气雾化法和水雾化法两种。生产实践证明，水雾化生产效果比气雾化好。
2. 氧化
   氧化过程对生产高性能低松装密度铜粉的影响极大。在生产中发现，氧化方式、氧化时间及氧化温度对粉末的氧化效果影响很大。特别是在相同的氧化时间和氧化温度条件下，氧化方式对氧化效果的影响尤其大。
氧化方式分为静态及动态两种方式。静态氧化时，铜粉氧化速度十分缓慢，而且容易结块；动态氧化则不然，故其氧化效果甚佳。如在5000c/3h条件下，静态氧化铜粉动态氧化含氧量7.5%,松装密度3.80g/cm3; 动态氧化铜粉含氧量18.7%,松装密度2.32g/cm3。
   当然，在氧化过程中，适当的氧化温度和氧化时间也很重要，这里不再论述。
3. 还原
   还原过程相对比较简单，还原温度一般为4oo一6o0℃ ，时间60—120min。
4 .破碎
   还原后的铜粉，呈块状，有时板结严重，需要破碎。但须注意，破碎方式对成品的松装密度影响很大，它能直接影响成品的成形性能。普通滚动球磨，仅只磨15～30min，就会使松装密度从2．49g／cm3提高到3．3g／cm3。
为了克服该问题，使用专业的破碎装置，使用时不会提高粉末的松装密度，而且破碎效率高，效果十分理想。
5 .抗氧化处理
   铜粉由于自身特点，容易氧化，我们采用自己开发的氧化剂处理后，其抗氧化效果可达2年之久。
3 粉末性能
1 .粉末形貌
   采用水雾化生产的低松装密度雾化铜粉，其微观形状为珊瑚不规则状，比表面发达，成形性好，能够替代电解铜粉.
2 .粉末性能
化学成分如下:
cu: >99.8%; fe:<0.015;酸不溶物：<0.016；杂质总和：<0.2;氢损：<0.12
    工艺性能如下:
松装密度：2.28g/cm3; 生坯密度：6.39g/cm3;生坯强度：13.45mpa;粒度分布(%/um):75um :0 ;63-75um:15.9;45-63um:21.7;45um:62.4
4 应用结果
    用水雾化法生产的铜粉，由于微观形状呈不规则状，氧含量低，成形性好，工艺性能稳定，故能替代电解铜粉。应用于铁基制品及对生坯强度要求较高的铜基摩擦材料、电碳制品中，经过国内几家知名的粉末冶金和电碳企业大量使用，效果十分理想。
  雾化铜粉在抗氧化效果方面比电解铜粉好，在相同条件下，雾化法铜粉抗氧化效果比电解铜粉高1倍。这一点对使用铜粉的金刚石工具生产企业尤为重要，因为这些企业铜粉一次用量较少，因而要求粉末的保质期长，抗氧化效果好。使用结果令用户满意。
5 结论
(1)使用水雾化法成功地生产出低松装密度铜粉。该方法完全可以替代污染环境、能耗高的电解法，从而开辟了高性能铜粉生产的新工艺。
(2)水雾化法铜粉具有形状不规则、成形性好、抗氧化性好等优点，在应用方面完全可以替代电解铜粉。